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I. Reducción de la carga térmica del almacenamiento en frío
La temperatura de almacenamiento del almacenamiento en frío de baja temperatura generalmente oscila alrededor de -25°C, mientras que la temperatura exterior diurna en verano suele estar por encima de los 30°C. Esto significa que la diferencia de temperatura a través de los dos lados de la estructura del cerramiento puede alcanzar aproximadamente 60°C. Combinado con la radiación solar durante el día, la carga térmica generada por la transferencia de calor de las paredes y el techo al interior del almacenamiento es bastante significativa, lo que la convierte en un componente clave de la carga térmica total dentro del almacenamiento. Mejorar el rendimiento del aislamiento térmico de la estructura del cerramiento implica principalmente el engrosamiento de la capa de aislamiento, el uso de materiales de aislamiento de alta calidad y la adopción de esquemas de diseño razonables.
Por supuesto, el engrosamiento de la capa de aislamiento de la estructura del cerramiento aumentará los costos de inversión única. Sin embargo, en comparación con la reducción de los gastos operativos continuos del almacenamiento en frío, este enfoque sigue siendo razonable tanto desde perspectivas económicas como de gestión técnica.
Se utilizan dos métodos comunes para reducir la absorción de calor en la superficie exterior:
Primero, la superficie exterior de las paredes debe pintarse preferiblemente de blanco o de color claro para mejorar la reflectividad. Bajo la intensa luz solar de verano, la temperatura de una superficie blanca puede ser de 25°C a 30°C más baja que la de una superficie negra.
Segundo, la instalación de cerramientos de protección solar o entrepisos ventilados en la superficie exterior de la pared. Aunque este método es más complejo de construir y menos utilizado en la práctica, implica colocar una estructura de cerramiento exterior a intervalos de la pared de aislamiento para formar un entrepiso. Luego se instalan aberturas de ventilación en la parte superior e inferior del entrepiso para crear ventilación natural, que elimina el calor de la radiación solar absorbido por el cerramiento exterior.
Puertas del almacenamiento en frío
Dado que las instalaciones de almacenamiento en frío requieren la entrada y salida frecuentes de personal y la carga/descarga de mercancías, las puertas de almacenamiento deben abrirse y cerrarse regularmente. Si el aislamiento no se implementa correctamente en la puerta, la infiltración de aire de alta temperatura del exterior y el calor aportado por el personal generarán una cierta carga térmica. Por lo tanto, el diseño de las puertas de almacenamiento en frío también es de gran importancia.
Construcción de plataformas cerradas
Mediante el uso de enfriadores evaporativos para la refrigeración, la temperatura puede alcanzar de 1°C a 10°C. Equipados con puertas correderas refrigeradas y juntas de sellado flexibles, los camiones refrigerados pueden acoplarse directamente a la plataforma para realizar operaciones de carga/descarga puerta a puerta, lo que garantiza que la entrada y salida de mercancías no se vean afectadas en gran medida por las temperaturas externas. Para las pequeñas instalaciones de almacenamiento en frío, se puede construir un vestíbulo en la entrada.
Puertas eléctricas refrigeradas (con cortinas de aire frío añadidas)
En los primeros días, las velocidades de las puertas individuales oscilaban entre 0,3 y 0,6 m/s. Actualmente, las puertas eléctricas refrigeradas de alta velocidad pueden abrirse hasta a 1 m/s, y las puertas refrigeradas de doble puerta pueden abrirse a 2 m/s. Para evitar peligros, la velocidad de cierre se controla para que sea aproximadamente la mitad de la velocidad de apertura. Se instala un interruptor automático basado en sensores frente a la puerta. Estos dispositivos tienen como objetivo acortar el tiempo de apertura y cierre de la puerta, mejorar la eficiencia de carga/descarga y reducir el tiempo que los operadores pasan esperando en la puerta.
II. Mejora de la eficiencia de trabajo del sistema de refrigeración
Utilice compresores con economizadores
Los compresores de tornillo pueden realizar un ajuste continuo dentro de un rango de energía del 20% al 100% para adaptarse a los cambios de carga. Se estima que una unidad de tornillo con un economizador y una capacidad de refrigeración de 233 kW, que funcione 4.000 horas al año, puede ahorrar 100.000 kWh de electricidad anualmente.
Equipos de intercambio de calor
Preferiblemente utilice condensadores evaporativos directos en lugar de condensadores de carcasa y tubos refrigerados por agua.
Esto no solo elimina el consumo de energía de las bombas de agua, sino que también ahorra en inversiones en torres de refrigeración y tanques de agua. Además, el caudal de agua de los condensadores evaporativos directos es solo 1/10 del de los sistemas refrigerados por agua, lo que conserva significativamente los recursos hídricos.
Preferiblemente utilice ventiladores evaporativos en lugar de serpentines de evaporador en el extremo del evaporador dentro del almacenamiento en frío
Este enfoque no solo ahorra materiales y ofrece una mayor eficiencia de intercambio de calor, sino que también permite que los ventiladores evaporativos de velocidad variable ajusten el volumen de aire de acuerdo con los cambios en la carga de almacenamiento. Por ejemplo, cuando las mercancías se almacenan por primera vez, los ventiladores pueden funcionar a toda velocidad para reducir rápidamente la temperatura de la carga; una vez que las mercancías alcanzan la temperatura preestablecida, la velocidad del ventilador se reduce, evitando el desperdicio de energía y el desgaste mecánico causado por los arranques y paradas frecuentes.
Separador de aire: Cuando hay gases no condensables en el sistema de refrigeración, la temperatura de descarga aumenta debido al aumento de la presión de condensación. Los datos muestran que si la presión parcial del aire mezclado en el sistema de refrigeración alcanza los 0,2 MPa, el consumo de energía del sistema aumentará en un 18% y su capacidad de refrigeración disminuirá en un 8%.
Separador de aceite: Las películas de aceite en la pared interna del evaporador reducen significativamente la eficiencia de intercambio de calor del evaporador. Cuando se forma una película de aceite de 0,1 mm de espesor dentro de los tubos del evaporador, la temperatura de evaporación debe caer 2,5°C para mantener el requisito de temperatura establecido, lo que lleva a un aumento del 11% en el consumo de energía.
La resistencia térmica de las incrustaciones es mayor que la de la pared del tubo del condensador, lo que perjudica la eficiencia de la transferencia de calor y eleva la presión de condensación. Cuando se forman 1,5 mm de incrustaciones en la pared interna de las tuberías de agua del condensador, la temperatura de condensación aumenta 2,8°C en comparación con la temperatura original, lo que aumenta el consumo de energía en un 9,7%. Además, las incrustaciones aumentan la resistencia al flujo del agua de refrigeración, lo que eleva el consumo de energía de la bomba de agua.
Los métodos para prevenir y eliminar las incrustaciones incluyen acondicionadores de agua electromagnéticos (para la prevención y eliminación de incrustaciones), decapado químico con ácido y desincrustación mecánica.
III. Desescarche de equipos evaporativos
Cuando el grosor de la capa de escarcha supera los 10 mm, su eficiencia de transferencia de calor disminuye en aproximadamente un 30% o más, lo que destaca el impacto significativo de la escarcha en la transferencia de calor. Las mediciones muestran que cuando la diferencia de temperatura entre las paredes interna y externa del tubo es de 10°C y la temperatura de almacenamiento es de -18°C, el coeficiente de transferencia de calor (valor K) de la bobina cae a aproximadamente el 70% de su valor original después de un mes de funcionamiento. Esto es especialmente cierto para los tubos con aletas en los ventiladores evaporativos: la formación de escarcha no solo aumenta la resistencia térmica, sino que también eleva la resistencia al flujo de aire, lo que podría provocar una parada completa del flujo de aire en casos graves.
Se prefiere el desescarche con gas caliente al desescarche con calefacción eléctrica para reducir el consumo de energía. El calor residual de la descarga del compresor puede servir como fuente de calor para el desescarche. La temperatura del agua de retorno del desescarche es generalmente de 7 a 10°C más baja que la temperatura del agua de entrada del condensador; después del tratamiento, esta agua se puede reutilizar como agua de refrigeración del condensador para reducir la temperatura de condensación.
IV. Regulación de la temperatura de evaporación
Reducir la diferencia de temperatura entre la temperatura de evaporación y la temperatura de la sala de almacenamiento permite que la temperatura de evaporación aumente en consecuencia. Con la temperatura de condensación constante, esto mejora eficazmente la capacidad de refrigeración del compresor. En otras palabras, para lograr el mismo efecto de refrigeración, se requiere menos energía eléctrica. Las estimaciones muestran que por cada 1°C de disminución de la temperatura de evaporación, el consumo de energía aumenta en un 2 a 3%. Además, reducir esta diferencia de temperatura es muy beneficioso para minimizar la pérdida de peso debido a la evaporación de la humedad en los productos alimenticios almacenados.
V. Otros enfoques de ahorro de energía
El uso de electricidad durante las horas de "fuera de pico" nocturnas no solo reduce los costos de electricidad, sino que también equilibra la producción de energía de los generadores de las centrales eléctricas, minimizando las grandes fluctuaciones diarias en la demanda de energía, una medida de ahorro de energía a nivel macro. Esta práctica es particularmente valiosa para las operaciones de congelación rápida y fabricación de hielo en el almacenamiento en frío.
Otra opción es la tecnología de refrigeración por almacenamiento de hielo: el hielo producido por la noche puede proporcionar refrigeración parcial durante el día, lo que reduce en cierta medida la capacidad de energía requerida del sistema.
VI. Control automático de otros equipos
El efecto combinado de ahorro de energía de estas seis medidas puede alcanzar entre el 15 y el 34%.
Mejorar la cadena de frío, incluido el prerrefrescamiento de los productos, también es fundamental. Para los alimentos ultracongelados, el prerrefrescamiento antes del almacenamiento reduce el tiempo de congelación en aproximadamente un 1% por cada 1°C de disminución de la temperatura durante el prerrefrescamiento.
Los métodos comunes de prerrefrescamiento incluyen el prerrefrescamiento por aire, el prerrefrescamiento al vacío y el prerrefrescamiento con agua fría.
I. Reducción de la carga térmica del almacenamiento en frío
La temperatura de almacenamiento del almacenamiento en frío de baja temperatura generalmente oscila alrededor de -25°C, mientras que la temperatura exterior diurna en verano suele estar por encima de los 30°C. Esto significa que la diferencia de temperatura a través de los dos lados de la estructura del cerramiento puede alcanzar aproximadamente 60°C. Combinado con la radiación solar durante el día, la carga térmica generada por la transferencia de calor de las paredes y el techo al interior del almacenamiento es bastante significativa, lo que la convierte en un componente clave de la carga térmica total dentro del almacenamiento. Mejorar el rendimiento del aislamiento térmico de la estructura del cerramiento implica principalmente el engrosamiento de la capa de aislamiento, el uso de materiales de aislamiento de alta calidad y la adopción de esquemas de diseño razonables.
Por supuesto, el engrosamiento de la capa de aislamiento de la estructura del cerramiento aumentará los costos de inversión única. Sin embargo, en comparación con la reducción de los gastos operativos continuos del almacenamiento en frío, este enfoque sigue siendo razonable tanto desde perspectivas económicas como de gestión técnica.
Se utilizan dos métodos comunes para reducir la absorción de calor en la superficie exterior:
Primero, la superficie exterior de las paredes debe pintarse preferiblemente de blanco o de color claro para mejorar la reflectividad. Bajo la intensa luz solar de verano, la temperatura de una superficie blanca puede ser de 25°C a 30°C más baja que la de una superficie negra.
Segundo, la instalación de cerramientos de protección solar o entrepisos ventilados en la superficie exterior de la pared. Aunque este método es más complejo de construir y menos utilizado en la práctica, implica colocar una estructura de cerramiento exterior a intervalos de la pared de aislamiento para formar un entrepiso. Luego se instalan aberturas de ventilación en la parte superior e inferior del entrepiso para crear ventilación natural, que elimina el calor de la radiación solar absorbido por el cerramiento exterior.
Puertas del almacenamiento en frío
Dado que las instalaciones de almacenamiento en frío requieren la entrada y salida frecuentes de personal y la carga/descarga de mercancías, las puertas de almacenamiento deben abrirse y cerrarse regularmente. Si el aislamiento no se implementa correctamente en la puerta, la infiltración de aire de alta temperatura del exterior y el calor aportado por el personal generarán una cierta carga térmica. Por lo tanto, el diseño de las puertas de almacenamiento en frío también es de gran importancia.
Construcción de plataformas cerradas
Mediante el uso de enfriadores evaporativos para la refrigeración, la temperatura puede alcanzar de 1°C a 10°C. Equipados con puertas correderas refrigeradas y juntas de sellado flexibles, los camiones refrigerados pueden acoplarse directamente a la plataforma para realizar operaciones de carga/descarga puerta a puerta, lo que garantiza que la entrada y salida de mercancías no se vean afectadas en gran medida por las temperaturas externas. Para las pequeñas instalaciones de almacenamiento en frío, se puede construir un vestíbulo en la entrada.
Puertas eléctricas refrigeradas (con cortinas de aire frío añadidas)
En los primeros días, las velocidades de las puertas individuales oscilaban entre 0,3 y 0,6 m/s. Actualmente, las puertas eléctricas refrigeradas de alta velocidad pueden abrirse hasta a 1 m/s, y las puertas refrigeradas de doble puerta pueden abrirse a 2 m/s. Para evitar peligros, la velocidad de cierre se controla para que sea aproximadamente la mitad de la velocidad de apertura. Se instala un interruptor automático basado en sensores frente a la puerta. Estos dispositivos tienen como objetivo acortar el tiempo de apertura y cierre de la puerta, mejorar la eficiencia de carga/descarga y reducir el tiempo que los operadores pasan esperando en la puerta.
II. Mejora de la eficiencia de trabajo del sistema de refrigeración
Utilice compresores con economizadores
Los compresores de tornillo pueden realizar un ajuste continuo dentro de un rango de energía del 20% al 100% para adaptarse a los cambios de carga. Se estima que una unidad de tornillo con un economizador y una capacidad de refrigeración de 233 kW, que funcione 4.000 horas al año, puede ahorrar 100.000 kWh de electricidad anualmente.
Equipos de intercambio de calor
Preferiblemente utilice condensadores evaporativos directos en lugar de condensadores de carcasa y tubos refrigerados por agua.
Esto no solo elimina el consumo de energía de las bombas de agua, sino que también ahorra en inversiones en torres de refrigeración y tanques de agua. Además, el caudal de agua de los condensadores evaporativos directos es solo 1/10 del de los sistemas refrigerados por agua, lo que conserva significativamente los recursos hídricos.
Preferiblemente utilice ventiladores evaporativos en lugar de serpentines de evaporador en el extremo del evaporador dentro del almacenamiento en frío
Este enfoque no solo ahorra materiales y ofrece una mayor eficiencia de intercambio de calor, sino que también permite que los ventiladores evaporativos de velocidad variable ajusten el volumen de aire de acuerdo con los cambios en la carga de almacenamiento. Por ejemplo, cuando las mercancías se almacenan por primera vez, los ventiladores pueden funcionar a toda velocidad para reducir rápidamente la temperatura de la carga; una vez que las mercancías alcanzan la temperatura preestablecida, la velocidad del ventilador se reduce, evitando el desperdicio de energía y el desgaste mecánico causado por los arranques y paradas frecuentes.
Separador de aire: Cuando hay gases no condensables en el sistema de refrigeración, la temperatura de descarga aumenta debido al aumento de la presión de condensación. Los datos muestran que si la presión parcial del aire mezclado en el sistema de refrigeración alcanza los 0,2 MPa, el consumo de energía del sistema aumentará en un 18% y su capacidad de refrigeración disminuirá en un 8%.
Separador de aceite: Las películas de aceite en la pared interna del evaporador reducen significativamente la eficiencia de intercambio de calor del evaporador. Cuando se forma una película de aceite de 0,1 mm de espesor dentro de los tubos del evaporador, la temperatura de evaporación debe caer 2,5°C para mantener el requisito de temperatura establecido, lo que lleva a un aumento del 11% en el consumo de energía.
La resistencia térmica de las incrustaciones es mayor que la de la pared del tubo del condensador, lo que perjudica la eficiencia de la transferencia de calor y eleva la presión de condensación. Cuando se forman 1,5 mm de incrustaciones en la pared interna de las tuberías de agua del condensador, la temperatura de condensación aumenta 2,8°C en comparación con la temperatura original, lo que aumenta el consumo de energía en un 9,7%. Además, las incrustaciones aumentan la resistencia al flujo del agua de refrigeración, lo que eleva el consumo de energía de la bomba de agua.
Los métodos para prevenir y eliminar las incrustaciones incluyen acondicionadores de agua electromagnéticos (para la prevención y eliminación de incrustaciones), decapado químico con ácido y desincrustación mecánica.
III. Desescarche de equipos evaporativos
Cuando el grosor de la capa de escarcha supera los 10 mm, su eficiencia de transferencia de calor disminuye en aproximadamente un 30% o más, lo que destaca el impacto significativo de la escarcha en la transferencia de calor. Las mediciones muestran que cuando la diferencia de temperatura entre las paredes interna y externa del tubo es de 10°C y la temperatura de almacenamiento es de -18°C, el coeficiente de transferencia de calor (valor K) de la bobina cae a aproximadamente el 70% de su valor original después de un mes de funcionamiento. Esto es especialmente cierto para los tubos con aletas en los ventiladores evaporativos: la formación de escarcha no solo aumenta la resistencia térmica, sino que también eleva la resistencia al flujo de aire, lo que podría provocar una parada completa del flujo de aire en casos graves.
Se prefiere el desescarche con gas caliente al desescarche con calefacción eléctrica para reducir el consumo de energía. El calor residual de la descarga del compresor puede servir como fuente de calor para el desescarche. La temperatura del agua de retorno del desescarche es generalmente de 7 a 10°C más baja que la temperatura del agua de entrada del condensador; después del tratamiento, esta agua se puede reutilizar como agua de refrigeración del condensador para reducir la temperatura de condensación.
IV. Regulación de la temperatura de evaporación
Reducir la diferencia de temperatura entre la temperatura de evaporación y la temperatura de la sala de almacenamiento permite que la temperatura de evaporación aumente en consecuencia. Con la temperatura de condensación constante, esto mejora eficazmente la capacidad de refrigeración del compresor. En otras palabras, para lograr el mismo efecto de refrigeración, se requiere menos energía eléctrica. Las estimaciones muestran que por cada 1°C de disminución de la temperatura de evaporación, el consumo de energía aumenta en un 2 a 3%. Además, reducir esta diferencia de temperatura es muy beneficioso para minimizar la pérdida de peso debido a la evaporación de la humedad en los productos alimenticios almacenados.
V. Otros enfoques de ahorro de energía
El uso de electricidad durante las horas de "fuera de pico" nocturnas no solo reduce los costos de electricidad, sino que también equilibra la producción de energía de los generadores de las centrales eléctricas, minimizando las grandes fluctuaciones diarias en la demanda de energía, una medida de ahorro de energía a nivel macro. Esta práctica es particularmente valiosa para las operaciones de congelación rápida y fabricación de hielo en el almacenamiento en frío.
Otra opción es la tecnología de refrigeración por almacenamiento de hielo: el hielo producido por la noche puede proporcionar refrigeración parcial durante el día, lo que reduce en cierta medida la capacidad de energía requerida del sistema.
VI. Control automático de otros equipos
El efecto combinado de ahorro de energía de estas seis medidas puede alcanzar entre el 15 y el 34%.
Mejorar la cadena de frío, incluido el prerrefrescamiento de los productos, también es fundamental. Para los alimentos ultracongelados, el prerrefrescamiento antes del almacenamiento reduce el tiempo de congelación en aproximadamente un 1% por cada 1°C de disminución de la temperatura durante el prerrefrescamiento.
Los métodos comunes de prerrefrescamiento incluyen el prerrefrescamiento por aire, el prerrefrescamiento al vacío y el prerrefrescamiento con agua fría.
